ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

Пневмотранспорт — механическое перемещение твердых (чаще сыпучих) материалов в трубопроводах под воздействием потока воздуха. Установки пневматического транспорта нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, например в угольной и горнорудной — для транспортирования в шахты крупнокусковых закладочных материалов, а также для доставки полезных ископаемых из карьеров на обогатительные фабрики. Всасывающие пневматические установки используют для разгрузки сыпучих и пылящих материалов с судов (зерновых продуктов, песка, цемента и т.п), а также на элеваторах, мельницах, комбикормовых заводах, предприятиях пищевой промышленности. Установки пневматического транспорта применяют: на деревообрабатывающих заводах — для подачи технологической дробленой щепы, идущей на изготовление древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, а также для получения целлюлозно-бумажной продукции; в кожевенно-обувной и меховой промышленности — для транспортирования исходных градиентов для получении искусственных кож и пленочных материалов, шкурок каракуля, зайца, кролика и их обрезей; в строительстве и производстве строиельных материалов — для перемещения, загрузки и разгрузки многих сыпучих и пылящих материалов; в цехах машиностроительных заводов — для удаления стружки и пыли от режущих инструментов при механической обработке хрупких материалов (чугуна, бронзы, латуни, графита, древесины и др.). Работа установок пневматического транспорта слагается из трех основных последовательно протекающих процессов: всасывание сыпучих материалов, их транспортирования по трубопроводам и отделение сыпучих материалов от воздуха. Все эти процессы должны быть взаимоувязаны расчетным путем.
Основные элементы пневмотранепортных установок: загрузочные устройства (или местные отсосы от оборудования), трубопроводная сеть, определители крупных частиц, пылеочистные устройства (фильтры) и побудители тяги.
В зависимости от назначения и принципа действия различают 4 класса установок пневматического транспорта. Наиболее часто применяют установки 1-го класса, в которых пневматический транспорт частиц осуществляется во взвешенном состоянии. Ко 2-му классу относится так называемый цорозоль-транспорт, принцип действия которого состоит в том, что перед вводом в трубопровод транспортируемый материал насыщается воздухом и переводится в аэрированное состояние. Под действием перепада давления он в виде пробок транспортируется по нижней стенке горизонтального материалопровода. К 3-му классу установок пневматического транспорта принадлежат так называемые аэрожелоба, в которых аэрированный материал перемещается по наклонному желобу вследствие приобретенной текучести. В установках пневматического транспорта 4-го класса (контейнерах) транспортируемый материал перемещается и патронах под действием сжатого воздуха.
Установки пневматического транспорта 1-го класса бывают нагнетательные, всасывающие и всасывающе-нагнетательные. Первые применяют для транспортирования цемента, муки, закладочных материалов. Все их элементы находятся под избыточным давлением. Достоинства нагнетательных установок: сравнительно легкое обнаружение неплотностей в системе — по видимому пылению; возможность использования сжатого воздуха с высоким давлением, что в свою очередь расширяет радиус действия установки и позволяет работать с более высокими концентрациями смеси; отсутствие необходимости строгой герметизации циклонов; возможность использования трубопроводов меньших диаметров.
Установки всасывающего типа широко используются для отсоса и удаления стружки и пыли от металло- и деревообрабатывающих станков, текстильного, размольного и другого пылевыделяющего оборудования. Их достоинство — в полном отсутствии пыления в помещениях. В промышленности и коммунальном хозяйстве используют установки вакуумной пылеуборки, сходные по конструкции с установками всасывающего типа, которые применяют для удаления твердых бытовых отходов (мусора) из жилых домов, гостиниц и т.п.
Во всасывающе-нагнетательных установках воздуходувное устройство расположено в середине трассы. Поэтому на ней имеются всасывающий и нагнетательные участки. Длина их различна, но обычно всасывающий участок короче, а нагнетательный длиннее (на расстояние транспортирования материала). Такие установки обладают всеми преимуществами и недостатками всасывающих и нагнетательных установок.
Трубопроводную сеть всасывающей установки выполняют в следующих вариантах: простая неразветвленная; разветвленная без коллектора; разветвленная с коллектором (паукообразная). Первая применяется сравнительно редко, остальные используются для отсасывания и транспортирования пылевидных материалов с их централизованным сбором. Разветвленная сеть без коллектора нестабильна в работе.
При поступлении материала в часть ответвлений в них повышается сопротивление, в результате чего скорость воздуха в незагруженных ответвлениях резко возрастает, а в загруженных, наоборот, падает и может стать ниже критической, что приводит к снижению эффективности местных отсосов и закупорке ответвлений транспортируемым материалом. Поэтому предпочтительны установки, оборудованные коллекторами, являющимися камерами постоянного статического разрежения, сглаживающими взаимное влияние ответвлений при их неравномерной загрузке. Коллекторы могут быть цилиндрическими секторными, прямоугольными, типа "курительной трубки" и "люстры" и т.п. При наличии большого количества обеспыливаемого оборудования возможно применение установок с двумя коллекторами, соединенных уравнительной трубой или без нее и обслуживаемых одним вентилятором.
Поскольку частицы в большинстве своем имеют неправильную форму, за их размер принимают эквивалентный диаметр транспортируемой частицы материала. Скорость витания наиболее показательна для условий движения частиц в вертикальных трубопроводах.
Для условий движения в горизонтальных трубопроводах наиболее характерна скорость веяния — минимальная скорость воздушного потока, при которой введенное в него одиночное твердое тело транспортируется, не оседая на дно трубопровода. Однако в расчетах эту скорость почти не применяют. Гораздо чаще используют так называемую скорость трогания — усредненную по сечению трубопровода скорость воздуха, при которой одиночная твердая частица, лежащая на дне трубопровода, начинает передвигаться путем скольжения. Она несолько меньше скорости веяния.
Действительная массовая концентрация выше расчетной, т.к. скорость всегда больше VM на значение скорости витания транспортируемых частиц. Чем выше значение, тем экономичнее пневмотранспортная установка. Как правило, всасывающие аспирационные установки работают на пониженных массовых концентрациях смеси, а в нагнетательных системах она может достигать 5—10 и выше.
Расчет систем пневматического транспорта сводится к определению: диаметра трубопроводов на различных участках в соответствии с необходимыми расходом и скоростью воздуха; потребного напора, создаваемого воздуходувным устройством, и типа последнего, а также мощности электродвигателя для его привода; типа и размера разгрузителя и фильтра.
В системах пневматического транспорта используют побудители тяги или воздуходувные устройства различных типов, что обусловливается видом установок пневматического транспорта и их эксплуатационными характеристиками. Чаще всего в установках пневматического транспорта применяют лопастные воздуходувные машины — вентиляторы, воздуходувки и вакуум-насосы.